Cum poate fi îmbunătățită rezoluția unui microscop?
Microscopul este unul dintre echipamentele principale pentru testarea echipamentelor, iar un indicator important pentru evaluarea performanței unui microscop este rezoluția. Rezoluția se referă la capacitatea de a distinge clar distanța mai mică dintre două puncte mici sau două linii. Ochiul uman însuși este un microscop. În condiții standard de iluminare, rezoluția ochiului uman la distanța fotopică (recunoscută internațional ca 25 cm) este aproximativ egală cu 1/10 mm. Pentru observarea a două linii drepte, deoarece liniile drepte pot stimula o serie de celule nervoase, rezoluția ochilor poate fi îmbunătățită.
Rezoluția ochiului uman este de numai 1/10 mm, astfel încât ochiul uman nu poate distinge obiectele mai mici de 1/10 mm sau distanța dintre două obiecte minuscule mai aproape de 1/10 mm. Deci erau simple lupe macroscopice, microscoape optice pentru observarea microscopică și apoi microscoape electronice. Rezoluția unui microscop este definită ca distanța mai mică dintre două puncte mici de pe un specimen care poate fi distins clar. Formula de calcul este: D=0.61λ/NA
În formula: D este rezoluția (um); λ este lungimea de undă a sursei de lumină (um); NA este deschiderea numerică a obiectivului (numit și raportul de deschidere a obiectivului).
Se poate obține din formula că rezoluția microscopului este determinată de lungimea de undă a sursei de lumină incidentă și de deschiderea numerică a obiectivului potrivit. Din aceasta se poate observa că metodele de îmbunătățire a microscopiei optice:
1. Reduceți lungimea de undă a sursei de lumină.
Lungimea de undă mai scurtă a luminii vizibile este de 390nm. Dacă lumina ultravioletă de această lungime de undă este utilizată ca sursă de iluminare, rezoluția microscopului optic poate fi redusă la 0,2um. Cu toate acestea, deoarece majoritatea materialelor obișnuite din sticlă absorb o cantitate mare de lumină cu lungimi de undă sub 340 nm, lumina ultravioletă nu poate forma o imagine clară și strălucitoare după o cantitate mare de atenuare. Prin urmare, trebuie utilizate materiale scumpe precum cuarțul (care poate transmite lumina ultravioletă până la 200 nm) și fluoritul (care poate transmite lumina ultravioletă până la 185 nm), iar microscoapele cu lumină ultravioletă nu pot fi observate cu ochiul liber, chiar și sub observarea probelor. Împreună cu costul ridicat, această metodă de îmbunătățire a rezoluției microscopului nu este utilizată pe scară largă din cauza propriilor limitări.
2. Măriți deschiderea numerică NA a obiectivului.
Deschidere numerică NA=n*sin(u)
În formulă, n este indicele de refracție al mediului dintre lentila obiectiv și specimen; u este unghiul de jumătate de deschidere al obiectivului. Prin urmare, adoptarea în mod corespunzător a unui unghi de deschidere mai mare în designul optic sau creșterea indicelui de refracție a devenit o metodă comună de îmbunătățire a rezoluției microscoapelor optice. În general, mediul lentilelor obiectiv cu mărire redusă, cum ar fi cele sub 10X, este aerul, cu un indice de refracție de 1, adică o lentilă obiectiv cu sistem uscat; mediul de imersie în apă este apă distilată, cu indicele de refracție de 1,33; Mediul unui obiectiv cu imersiune în ulei este uleiul de cedru sau alt ulei transparent, cu un indice de refracție mediu. La aproximativ 1,52, este aproape de indicele de refracție al lentilelor și al lamelor de sticlă, cum ar fi lentilele cu ulei Olympus 100X. Obiectivele de imersie în apă și obiectivele de imersie în ulei nu numai că au o mărire mare, dar folosesc și medii cu indice de refracție ridicat pentru a îmbunătăți rezoluția lentilei obiectivului.
